a) tứ giác BFMD nội tiếp
b) MF.MC = MB.ME
c ) 3 điểm E, D, F thẳng hàng
Quảng cáo
3 câu trả lời 125
Đây là một bài toán rất kinh điển trong chương trình Hình học lớp 9 liên quan đến Đường thẳng Simson. Để giải quyết bài toán này, chúng ta sẽ vận dụng linh hoạt các tính chất của tứ giác nội tiếp.
Trước hết, mình xin đính chỉnh nhẹ một chút ở đề bài để các ký hiệu thống nhất: Thông thường, điểm F được dùng cho chân đường vuông góc kẻ lên AB. Vậy mình sẽ hiểu là:
-
MD⊥BC (D∈BC)
-
ME⊥AC (E∈AC)
-
MF⊥AB (F∈AB)
Để chứng minh một tứ giác nội tiếp, cách phổ biến nhất là tìm hai góc đối có tổng bằng 180∘ hoặc hai đỉnh liên tiếp nhìn một cạnh dưới các góc bằng nhau.
-
Theo giả thiết, MD⊥BC⇒MDB=90∘.
-
MF⊥AB (tại F thuộc đường thẳng AB) ⇒MFB=90∘.
-
Xét tứ giác BFMD, ta có: MDB+MFB=90∘+90∘=180∘.
Kết luận: Tứ giác BFMD nội tiếp đường tròn đường kính MB.
b) Chứng minh MF⋅MC=MB⋅MEĐể chứng minh hệ thức này, chúng ta sẽ đưa về tỉ số đồng dạng: MEMF=MCMB. Ta xét hai tam giác △MFB và △MEC:
-
Góc vuông: MFB=MEC=90∘.
-
Góc nội tiếp: Xét đường tròn (O), hai điểm B và C cùng nằm trên cung tròn, còn A và M nằm về hai phía của dây BC. Tứ giác ABMC nội tiếp nên:
-
MBF (góc ngoài tại đỉnh B) bằng góc đối trong là MCE.
-
Hoặc đơn giản hơn: MBA+MCA=180∘. Mà MBA+MBF=180∘ (kề bù), suy ra MBF=MCE.
-
Từ đó, △MFB∼△MEC (g-g).
Đây là phần thú vị nhất của bài toán. Ta sẽ chứng minh bằng cách chỉ ra tổng các góc tạo bởi chúng bằng 180∘ hoặc các góc bằng nhau ở vị trí đối đỉnh.
-
Từ câu (a), BFMD nội tiếp ⇒FDM=FBM (cùng chắn cung FM).
-
Chứng minh tương tự câu (a), tứ giác CDME có MDC=MEC=90∘, nên CDME nội tiếp đường tròn đường kính MC. ⇒EDM+ECM=180∘ (tổng hai góc đối).
-
Mà ở câu (b) ta đã có: FBM=ECM (góc ngoài và góc đối trong của tứ giác ABMC nội tiếp).
-
Kết hợp lại:
FDM+EDM=FBM+(180∘−ECM)=FBM+180∘−FBM=180∘
Vì FDE=FDM+EDM=180∘, nên E,D,F thẳng hàng.
Ghi chú thêm: Đường thẳng đi qua 3 điểm E,D,F trong trường hợp này được gọi là đường thẳng Simson của điểm M đối với tam giác ABC.
$\color{blue}{\text{a) Chứng minh tứ giác BFMD nội tiếp}}$
$\color{blue}{\text{Theo giả thiết, ta có:}}$
$\color{blue}{MF \perp AB \text{ tại } F \implies \angle MFB = 90^\circ}$
$\color{blue}{MD \perp BC \text{ tại } D \implies \angle MDB = 90^\circ}$
$\color{blue}{\text{Xét tứ giác BFMD, ta thấy:}}$
$\color{blue}{\text{Hai đỉnh } F \text{ và } D \text{ cùng nhìn cạnh } MB \text{ dưới một góc } 90^\circ\text{.}}$
$\color{blue}{\text{Vậy tứ giác BFMD nội tiếp đường tròn đường kính } MB\text{.}}$
$\color{blue}{\text{b) Chứng minh } MF.MC = MB.ME}$
$\color{blue}{\text{Để chứng minh đẳng thức này, ta sẽ chứng minh hai tam giác đồng dạng: } \triangle MFB \sim \triangle MEC\text{.}}$
$\color{blue}{\text{Xét } \triangle MFB \text{ và } \triangle MEC \text{ có:}}$
$\color{blue}{\angle MFB = \angle MEC = 90^\circ \text{ (do } MF \perp AB, ME \perp AC\text{).}}$
$\color{blue}{\angle MBF = \angle MCE \text{ (vì cùng bù với góc } \angle ABM \text{ trong tứ giác nội tiếp } ABMC \text{ của đường tròn } (O)\text{).}}$
$\color{blue}{\text{Do đó: } \triangle MFB \sim \triangle MEC \text{ (g.g).}}$
$\color{blue}{\text{Từ đó ta có tỉ số đồng dạng:}}$
$\color{blue}{\text{c) Chứng minh 3 điểm E, D, F thẳng hàng}}$
$\color{blue}{\text{Ta sẽ chứng minh } \angle FDB + \angle BDC + \angle CDE = 180^\circ \text{ hoặc sử dụng các góc cùng vị trí.}}$
$\color{blue}{\text{1. Do tứ giác BFMD nội tiếp (chứng minh ở câu a), ta có:}}$
$\color{blue}{\text{2. Tương tự, xét tứ giác CDME có: } \angle MDC = \angle MEC = 90^\circ \text{.}}$
$\color{blue}{\text{Tổng hai góc đối diện bằng } 180^\circ \text{ nên CDME là tứ giác nội tiếp.}}$
$\color{blue}{\text{3. Mà trong } \triangle MFB \text{ và } \triangle MEC \text{ đồng dạng (câu b), ta có:}}$
$\color{blue}{\text{4. Ta có: } \angle FDB + \angle BDC + \angle CDE = \angle FMB + \angle BDC + \angle CME = \angle FMB + 180^\circ - (\angle FMB) = 180^\circ\text{.}}$
$\color{blue}{\text{(Vì } \angle BDC = 180^\circ \text{ và các biến đổi góc tương ứng).}}$
$\color{blue}{\text{Vậy ba điểm E, D, F thẳng hàng (đường thẳng Simson).}}$
#$\color{red}{\text{u}}\color{orange}{\text{y}}\color{yellow}{\text{e}}\color{green}{\text{n}}\color{blue}{\text{c}}\color{indigo}{\text{u}}\color{violet}{\text{t}}\color{red}{\text{e}}\color{orange}{\text{c}}\color{yellow}{\text{o}}\color{green}{\text{r}}\color{blue}{\text{e}}$
Quảng cáo
Bạn cần hỏi gì?
Câu hỏi hot cùng chủ đề
-
Đã trả lời bởi chuyên gia
14049 -
Đã trả lời bởi chuyên gia
11185 -
Đã trả lời bởi chuyên gia
10189 -
Đã trả lời bởi chuyên gia
8458 -
6973
-
Đã trả lời bởi chuyên gia
6202
